CN113109720A - 一种动力电池系统的测试装置 - Google Patents

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张建辉
张坤华
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Abstract

本发明提供一种动力电池系统的测试装置，包括：加热膜，设于相邻两个电芯单体之间，以对一目标电芯单体进行加热，目标电芯单体为该相邻两个电芯单体当中的任意一个；热电偶，设于目标电芯单体远离加热膜的一侧；电压采集器，通过电压线连接目标电芯单体的正负极。本发明通过在不改变动力电池系统原有设计结构的前提下，置入加热膜，以人为引发单个电芯热失控，在此过程当中，通过热电偶和电压采集器采集的被引发失控电芯的电压和温度来判定电芯热失控的起始时间，并通过电池系统热失控的起始时间点和电池系统起明火的起始时间点的差值来表征电池系统热扩散防护设计的可靠性，从而有效测试动力电池系统的热扩散防护设计的可靠性。

Description

一种动力电池系统的测试装置
技术领域
本发明涉及动力电池系统技术领域，特别涉及一种动力电池系统的测试装置。
背景技术
动力电池系统是新能源汽车上的一种化学储能装置，热稳定性较差，一般使用温度范围在-30～60℃以内，温度过高电芯内电解液会分解产生大量可燃气体，同时隔膜收缩，导致内部正负极短路，造成热失控，进而扩散到相邻电芯，引起整个电池系统起火爆炸。
近年来随着国家政策刺激，新能源汽车销量快速上升，伴随而来的是起火事故频发，仅2019年就发生了约187起。新能源汽车安全性成为了大家热议的话题。如何提供一种热扩散测试装置，以有效测试动力电池系统的热扩散防护设计的可靠性，成为当下迫切需要解决的技术问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是设计一种动力电池系统的测试装置，以有效测试动力电池系统的热扩散防护设计的可靠性。
一种动力电池系统的测试装置，所述动力电池系统包括至少一电池模组，所述电池模组包括并列设置的若干电芯单体，所述测试装置包括：
加热膜，设于相邻两个电芯单体之间，以对一目标电芯单体进行加热，所述目标电芯单体为所述相邻两个电芯单体当中的任意一个；
热电偶，设于所述目标电芯单体远离所述加热膜的一侧，以监测所述目标电芯单体的温度；
电压采集器，通过电压线连接所述目标电芯单体的正负极，以监测所述目标电芯单体的电压。
优选地，所述测试装置还包括：
缓冲垫，设置于所述加热膜远离所述目标电芯单体的一侧。
优选地，所述相邻两个电芯单体当中的另一个为假电芯单体，所述假电芯单体与所述电芯单体的尺寸相同。
优选地，所述假电芯单体替代所述电池模组的端电芯。
优选地，所述假电芯单体采用电木材质制成。
优选地，所述加热膜的表面镀有绝缘层。
优选地，所述加热膜通过电源线外接220V交流电源。
优选地，所述动力电池系统包括多个所述电池模组，所述测试装置设置在处于所述动力电池系统中间的电池模组上。
与现有技术相比：通过在不改变动力电池系统原有设计结构的前提下，置入加热膜，以人为引发单个电芯(即目标电芯单体)热失控，进而观察记录其热扩散演变过程，模拟现实生活中电池系统起火现象；在此过程当中，通过热电偶和电压采集器采集的被引发失控电芯的电压和温度，从而判定电芯热失控的起始时间，并最终通过电池系统热失控的起始时间点和电池系统起明火的起始时间点的差值来表征电池系统热扩散防护设计的可靠性，从而有效测试动力电池系统的热扩散防护设计的可靠性。
附图说明
图1为本发明第一实施例当中的加热膜的结构示意图；
图2为本发明第一实施例当中的触发电芯模组的横截面示意图；
图3为本发明第一实施例当中的触发电芯模组的俯视示意图；
图4为本发明第一实施例当中的动力电池系统的结构图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-图4，所示为本发明第一实施例中的动力电池系统的测试装置，动力电池系统包括多个电池模组，电池模组包括并列设置的若干电芯单体。本实施例当中的动力电池系统的测试装置具体设置在一处于动力电池系统中间的电池模组上。本实施例将测试装置布置在动力电池系统中间的电池模组上，以从系统中间引发电芯失控，这样可以更加便于考察动力电池系统的热扩散防护性能。当然，本发明不限于此，在其它实施例当中，动力电池系统可以包含一个或多个电池模组，且本测试装置还可以布置于任一电池模组上。
为了便于后续描述，假定将设置了本测试装置的电池模组称之为触发电池模组7。具体地，本实施例当中的动力电池系统的测试装置具体包括加热膜3、热电偶5、电压采集器(图未示出)及缓冲垫2。其中，加热膜3设于触发电池模组7的相邻两个电芯单体(以下称之为该相邻两个电芯单体)之间，以对一目标电芯单体4进行加热，该目标电芯单体4为该相邻两个电芯单体当中的任意一个。热电偶5设于目标电芯单体4远离加热膜3的一侧，以监测目标电芯单体4的温度。电压采集器(如电压表)通过电压线6连接目标电芯单体4的正负极，以监测目标电芯单体4的电压。缓冲垫2设置于加热膜3远离目标电芯单体4的一侧，用于吸收电芯循环过程中产生的膨胀力。本实施例通过热电偶5对目标电芯单体4的温度进行监控，并通过电压采集器对目标电芯单体4的电压进行监控，当目标电芯单体4的电压和温度都达到设定阈值时，代表目标电芯单体4开始处于热失控状态。
具体地，加热膜3紧贴目标电芯单体4，以对目标电芯单体4进行加热，以引发其热失控。在具体实施时，可以先计算目标电芯单体4的能量值，然后根据目标电芯单体4的能量值选用合适功率的加热膜3。加热膜3通过电源线外接220V交流电源工作，加热膜3的面积应小于电芯单体，使得加热膜3贴在电芯单体上之后不会被外漏，同时加热膜3的表面镀有绝缘层，以保证安全性。
此外，需要说明的是，在动力电池系统的实际工作当中，通常是因为单个电芯热失控之后最终导致整个动力电池系统起火，为了提供测试的可靠性，这就要求需要模拟单个电芯热失控的热扩散演变过程，即仅引发单个电芯热失控来验证动力电池系统的热扩散防护设计的可靠性。
为此，本实施例为了在不改变动力电池系统原有设计结构的前提下、模拟单个电芯热失控的热扩散演变过程，将该相邻两个电芯单体当中的另一个设置为假电芯单体1，假电芯单体1与电芯单体的尺寸相同，即对触发电池模组7进行改制，将其中一电芯单体用假电芯单体1替代，这样加热膜3就置于假电芯单体1和目标电芯单体4之间，从而仅对目标电芯单体4进行加热，从而模拟单个电芯热失控的热扩散演变过程。
在本实施例当中，假电芯单体1具体是替代电池模组的端电芯(头部电芯或尾部电芯)，即去掉端电芯，使用尺寸相近的假电芯单体1代替。在具体实施时，假电芯单体1要求机械强度高、耐高温、不导电、表面光滑，材质一般选用电木。
其中，本动力电池系统的测试装置的测试方法如下：
将触发电池模组7按上述结构改制之后原样装回动力电池系统，复原动力电池系统至初始状态；将动力电池系统充电至电量达到95％以上，待恢复至常温后，开启加热膜3电源，开始测试，记录过程中目标电芯单体4的热失控起始时间点和动力电池系统起明火(通过人为观察或设置传感器，若额外布置传感器，需要保证不改变系统原有设计结构)的起始时间点，两者差值即可用于表征动力电池系统热扩散防护设计可靠性，从而有效测试动力电池系统的热扩散防护设计的可靠性。
综上，本发明上述实施例当中的动力电池系统的测试装置，通过在不改变动力电池系统原有设计结构的前提下，置入加热膜3，以人为引发单个电芯(即目标电芯单体4)热失控，进而观察记录其热扩散演变过程，模拟现实生活中电池系统起火现象；在此过程当中，通过热电偶5和电压采集器采集的被引发失控电芯的电压和温度，从而判定电芯热失控的起始时间，并最终通过电池系统热失控的起始时间点和电池系统起明火的起始时间点的差值来表征电池系统热扩散防护设计的可靠性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种动力电池系统的测试装置，所述动力电池系统包括至少一电池模组，所述电池模组包括并列设置的若干电芯单体，其特征在于，所述测试装置包括：
加热膜，设于相邻两个电芯单体之间，以对一目标电芯单体进行加热，所述目标电芯单体为所述相邻两个电芯单体当中的任意一个；
热电偶，设于所述目标电芯单体远离所述加热膜的一侧，以监测所述目标电芯单体的温度；
电压采集器，通过电压线连接所述目标电芯单体的正负极，以监测所述目标电芯单体的电压。
2.根据权利要求1所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：
缓冲垫，设置于所述加热膜远离所述目标电芯单体的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述相邻两个电芯单体当中的另一个为假电芯单体，所述假电芯单体与所述电芯单体的尺寸相同。
4.根据权利要求3所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述假电芯单体替代所述电池模组的端电芯。
5.根据权利要求3所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述假电芯单体采用电木材质制成。
6.根据权利要求1所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述加热膜的表面镀有绝缘层。
7.根据权利要求1或6所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述加热膜通过电源线外接220V交流电源。
8.根据权利要求1所述的动力电池系统的测试装置，其特征在于，所述动力电池系统包括多个所述电池模组，所述测试装置设置在处于所述动力电池系统中间的电池模组上。
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